JPH0543333A - 高強度サイアロン基焼結体の製造方法 - Google Patents
高強度サイアロン基焼結体の製造方法Info
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- JPH0543333A JPH0543333A JP3216587A JP21658791A JPH0543333A JP H0543333 A JPH0543333 A JP H0543333A JP 3216587 A JP3216587 A JP 3216587A JP 21658791 A JP21658791 A JP 21658791A JP H0543333 A JPH0543333 A JP H0543333A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、従来のサイアロン基焼結体に比較
して組織の均一性が著しく向上しており、色むらの解消
や、耐蝕性の改善ばかりでなく、粒界ガラス相の均一化
により高温強度、破壊靱性等の機械的特性はもちろんの
こと、特に耐酸化性が著しく向上しているサイアロン基
焼結体の製造方法を提供する。 【構成】 ＲＥα−サイアロンの結晶及びβ−サイアロ
ンの結晶を含有するサイアロン基焼結体を製造するに際
し、出発原料であるＲＥ含有粉末として、結晶子径が５
〜５０ｎｍ、一次粒子径が０．０１〜０．１μｍ、比表
面積が２０〜１００m2/g、二次粒子径が５μｍ以下であ
る微細粉末を用いることを特徴とする。
して組織の均一性が著しく向上しており、色むらの解消
や、耐蝕性の改善ばかりでなく、粒界ガラス相の均一化
により高温強度、破壊靱性等の機械的特性はもちろんの
こと、特に耐酸化性が著しく向上しているサイアロン基
焼結体の製造方法を提供する。 【構成】 ＲＥα−サイアロンの結晶及びβ−サイアロ
ンの結晶を含有するサイアロン基焼結体を製造するに際
し、出発原料であるＲＥ含有粉末として、結晶子径が５
〜５０ｎｍ、一次粒子径が０．０１〜０．１μｍ、比表
面積が２０〜１００m2/g、二次粒子径が５μｍ以下であ
る微細粉末を用いることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温高強度、高硬度及
び高靱性を有する各種エンジニアリングセラミックスを
製造するために有用な高強度サイアロン基焼結体の製造
方法に関する。
び高靱性を有する各種エンジニアリングセラミックスを
製造するために有用な高強度サイアロン基焼結体の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】α−サイアロンは、α型窒
化珪素のＳｉ位置にＡｌが、Ｎ位置にＯが置換固溶する
と同時に、格子間位置に変性用カチオンＭが侵入固溶し
た物質であり、 式 Ｍx （Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16 （式中、ＭはＬｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ及びランタニド元素
（但し、ＬａとＣｅを除く）を示し、ｘは０＜ｘ≦１を
満足する数である。）で表される。このＭα−サイアロ
ンは、高硬度、低熱膨張率、優れた耐蝕性等のエンジニ
アリングセラミックスとしての特性を有している。しか
し、Ｍα−サイアロン結晶単相の焼結体は、結晶形状が
粒状であることが１つの原因と思われるが、エンジニア
リングセラミックスとしての強度、破壊靱性等の特性が
十分とは言えない。そこで、この欠点を改良するため
に、特開昭５８−１８５４８４号公報、同５８−２０４
８７５号公報、同６３−２３３０８２号公報等には、Ｍ
α−サイアロン結晶相と、β型窒化珪素のＳｉ位置にＡ
ｌが、Ｎ位置にＯが置換固溶した 式 Ｓｉ6-z Ａｌz Ｏz Ｎ8-z （式中、ｚは０＜ｚ≦４．２を満足する数である。）で
表される針状のβ−サイアロン結晶相とを複合化させた
サイアロン基焼結体が提案されている。しかしながら、
このサイアロン基焼結体の機械的特性も、高温材料とし
て使用するには、実用上十分なものではない。また、変
性用カチオンＭとしては、イットリウムＹが一般的であ
るが、Ｙを含むサイアロン基焼結体は、高温における耐
酸化性が劣ると言われており、過酷な条件下で使用され
るガスタービン部品などへの利用は、困難であることが
予想される。
化珪素のＳｉ位置にＡｌが、Ｎ位置にＯが置換固溶する
と同時に、格子間位置に変性用カチオンＭが侵入固溶し
た物質であり、 式 Ｍx （Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16 （式中、ＭはＬｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ及びランタニド元素
（但し、ＬａとＣｅを除く）を示し、ｘは０＜ｘ≦１を
満足する数である。）で表される。このＭα−サイアロ
ンは、高硬度、低熱膨張率、優れた耐蝕性等のエンジニ
アリングセラミックスとしての特性を有している。しか
し、Ｍα−サイアロン結晶単相の焼結体は、結晶形状が
粒状であることが１つの原因と思われるが、エンジニア
リングセラミックスとしての強度、破壊靱性等の特性が
十分とは言えない。そこで、この欠点を改良するため
に、特開昭５８−１８５４８４号公報、同５８−２０４
８７５号公報、同６３−２３３０８２号公報等には、Ｍ
α−サイアロン結晶相と、β型窒化珪素のＳｉ位置にＡ
ｌが、Ｎ位置にＯが置換固溶した 式 Ｓｉ6-z Ａｌz Ｏz Ｎ8-z （式中、ｚは０＜ｚ≦４．２を満足する数である。）で
表される針状のβ−サイアロン結晶相とを複合化させた
サイアロン基焼結体が提案されている。しかしながら、
このサイアロン基焼結体の機械的特性も、高温材料とし
て使用するには、実用上十分なものではない。また、変
性用カチオンＭとしては、イットリウムＹが一般的であ
るが、Ｙを含むサイアロン基焼結体は、高温における耐
酸化性が劣ると言われており、過酷な条件下で使用され
るガスタービン部品などへの利用は、困難であることが
予想される。
【０００３】そこで、変性用カチオンＭとして、イオン
半径がイットリウムＹと同等か、あるいはＹよりもイオ
ン半径が小さい希土類元素を用いることで耐酸化性を向
上させようという試みが行なわれている。しかしながら
焼結体の製造方法として一般に用いられる、希土類元素
の酸化物粉末を助剤として使用する方法には、助剤混合
時に希土類元素が均一に分散され難いことに起因する微
細組織の不均一が発生し、その結果、焼結体表面には色
むらが生成し、それは同時に耐蝕性のむらの起こる原因
となることがわかった。このような難点は、実用上の大
きな問題点であった。
半径がイットリウムＹと同等か、あるいはＹよりもイオ
ン半径が小さい希土類元素を用いることで耐酸化性を向
上させようという試みが行なわれている。しかしながら
焼結体の製造方法として一般に用いられる、希土類元素
の酸化物粉末を助剤として使用する方法には、助剤混合
時に希土類元素が均一に分散され難いことに起因する微
細組織の不均一が発生し、その結果、焼結体表面には色
むらが生成し、それは同時に耐蝕性のむらの起こる原因
となることがわかった。このような難点は、実用上の大
きな問題点であった。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、前記問題点を解決し、
耐酸化性に優れ、かつ高温強度及び靱性の高いサイアロ
ン基焼結体を製造する場合において、その材料が有する
特性を最大限に引き出すための製造方法を提供すること
である。
耐酸化性に優れ、かつ高温強度及び靱性の高いサイアロ
ン基焼結体を製造する場合において、その材料が有する
特性を最大限に引き出すための製造方法を提供すること
である。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明によれば、 式 ＲＥx （Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16 〔Ｉ〕 （式中、ＲＥはＨｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ及びＬｕからな
る群から選ばれる一種以上の変性用希土類元素を示し、
ｘは０＜ｘ≦１を満足する数である。）で表されるＲＥ
α−サイアロンの結晶、及び 式 Ｓｉ6-z Ａｌz Ｏz Ｎ8-z 〔II〕 （式中、ｚは０＜ｚ≦４．２を満足する数である。）で
表されるβ−サイアロンの結晶を含有するサイアロン基
焼結体（以下、ＲＥα／β−サイアロン基焼結体とい
う）を製造するに際し、特にＲＥを含有する原料粉末と
して従来多く用いられてきた、一次粒子径が０．２〜
５．０μｍ、比表面積が１０m2/g以下という性質を有す
る酸化物粉末を用いる代わりに、結晶子径が５〜５０ｎ
ｍ、一次粒子径が０．０１〜０．１μｍ、比表面積が２
０〜１００m2/g、二次粒子径が５μｍ以下という微細粉
末を用いることで組織むらのない高強度、高靱性サイア
ロン基焼結体を得ることができる。なお、本発明におい
て、結晶子径、一次粒子径及び二次粒子径の値は、すべ
て平均値を表すものである。
る群から選ばれる一種以上の変性用希土類元素を示し、
ｘは０＜ｘ≦１を満足する数である。）で表されるＲＥ
α−サイアロンの結晶、及び 式 Ｓｉ6-z Ａｌz Ｏz Ｎ8-z 〔II〕 （式中、ｚは０＜ｚ≦４．２を満足する数である。）で
表されるβ−サイアロンの結晶を含有するサイアロン基
焼結体（以下、ＲＥα／β−サイアロン基焼結体とい
う）を製造するに際し、特にＲＥを含有する原料粉末と
して従来多く用いられてきた、一次粒子径が０．２〜
５．０μｍ、比表面積が１０m2/g以下という性質を有す
る酸化物粉末を用いる代わりに、結晶子径が５〜５０ｎ
ｍ、一次粒子径が０．０１〜０．１μｍ、比表面積が２
０〜１００m2/g、二次粒子径が５μｍ以下という微細粉
末を用いることで組織むらのない高強度、高靱性サイア
ロン基焼結体を得ることができる。なお、本発明におい
て、結晶子径、一次粒子径及び二次粒子径の値は、すべ
て平均値を表すものである。
【０００６】前記ＲＥα／β−サイアロン基焼結体は以
下の方法で製造される。 （ａ）結晶質窒化珪素粉末、（ｂ）金属アルミニウム又
は窒化アルミニウム粉末、 （ｃ）ＲＥα−サイアロンの格子間に侵入固溶するＲＥ
（ＲＥはＨｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ及びＬｕからなる群か
ら選ばれる一種以上の変性用希土類元素を示す。）の酸
化物又は熱分解により前記ＲＥの酸化物を生成する金属
塩類の粉末、及び必要に応じて、 （ｄ）アルミニウム又は珪素の酸素含有化合物を、所望
のＲＥα／β−サイアロン組成になるように混合し、混
合物を成形した後、窒素含有雰囲気下で１６００〜２１
００℃の範囲の温度で焼結する。
下の方法で製造される。 （ａ）結晶質窒化珪素粉末、（ｂ）金属アルミニウム又
は窒化アルミニウム粉末、 （ｃ）ＲＥα−サイアロンの格子間に侵入固溶するＲＥ
（ＲＥはＨｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ及びＬｕからなる群か
ら選ばれる一種以上の変性用希土類元素を示す。）の酸
化物又は熱分解により前記ＲＥの酸化物を生成する金属
塩類の粉末、及び必要に応じて、 （ｄ）アルミニウム又は珪素の酸素含有化合物を、所望
のＲＥα／β−サイアロン組成になるように混合し、混
合物を成形した後、窒素含有雰囲気下で１６００〜２１
００℃の範囲の温度で焼結する。
【０００７】本発明においては（ｃ）ＲＥα−サイアロ
ンの格子間に侵入固溶するＲＥを含む化合物の粉末とし
て、一次粒子径が０．０１〜０．１μｍ、比表面積が２
０〜１００m2/g、結晶子径が５〜５０ｎｍ、二次粒子径
が５μｍ以下の微細粉末を使用することが特徴である。
前記ＲＥを含む化合物の微粉末を得る方法としては種々
の方法が考えられるがその例を以下に示す。 （例１）まずＲＥの酸化物粉末を硝酸水溶液に溶解させ
た後、これを更に希釈して、低ＲＥ濃度の水溶液とす
る。これを冷却しつつ撹拌しながらこれにアンモニア水
を滴下して、中和沈殿を得る。 （例２）ＲＥのアルコキシドを溶解したアルコール溶液
に少量の水を滴下し、加水分解させゾルを得る。得られ
たゾルを更にゲル化させて沈殿物を得る。これらの沈殿
を乾燥すれば前記粉末が得られる。
ンの格子間に侵入固溶するＲＥを含む化合物の粉末とし
て、一次粒子径が０．０１〜０．１μｍ、比表面積が２
０〜１００m2/g、結晶子径が５〜５０ｎｍ、二次粒子径
が５μｍ以下の微細粉末を使用することが特徴である。
前記ＲＥを含む化合物の微粉末を得る方法としては種々
の方法が考えられるがその例を以下に示す。 （例１）まずＲＥの酸化物粉末を硝酸水溶液に溶解させ
た後、これを更に希釈して、低ＲＥ濃度の水溶液とす
る。これを冷却しつつ撹拌しながらこれにアンモニア水
を滴下して、中和沈殿を得る。 （例２）ＲＥのアルコキシドを溶解したアルコール溶液
に少量の水を滴下し、加水分解させゾルを得る。得られ
たゾルを更にゲル化させて沈殿物を得る。これらの沈殿
を乾燥すれば前記粉末が得られる。
【０００８】また、本発明において、（ａ）、（ｂ）、
（ｄ）の各粉末は一次粒子径が０．１〜０．５μｍであ
ることが好ましい。 （ｄ）のアルミニウムの酸素含有化合物の例としては、
アルミナ、アルミナ含有物、アルミナ前駆体、例えば、
水酸化アルミニウム、アルミニウムアルコキシドが挙げ
られ、中でもアルミナが好ましく使用され、特にγ−ア
ルミナのように１０００℃以上の高温で熱処理されてい
ないアルミナが最も好適に使用される。また、珪素の酸
素含有化合物の例としては、シリカ、シリカ含有物、シ
リカ前駆体、例えばシリコンアルコキシドが挙げられ、
中でも非晶質シリカが好ましく使用される。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の各粉末の混合割合
は、通常、（ａ）８０〜９５重量％、（ｂ）２〜７重量
％、（ｃ）２．５〜１０重量％、（ｄ）０．５〜３重量
％である。
（ｄ）の各粉末は一次粒子径が０．１〜０．５μｍであ
ることが好ましい。 （ｄ）のアルミニウムの酸素含有化合物の例としては、
アルミナ、アルミナ含有物、アルミナ前駆体、例えば、
水酸化アルミニウム、アルミニウムアルコキシドが挙げ
られ、中でもアルミナが好ましく使用され、特にγ−ア
ルミナのように１０００℃以上の高温で熱処理されてい
ないアルミナが最も好適に使用される。また、珪素の酸
素含有化合物の例としては、シリカ、シリカ含有物、シ
リカ前駆体、例えばシリコンアルコキシドが挙げられ、
中でも非晶質シリカが好ましく使用される。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の各粉末の混合割合
は、通常、（ａ）８０〜９５重量％、（ｂ）２〜７重量
％、（ｃ）２．５〜１０重量％、（ｄ）０．５〜３重量
％である。
【０００９】本発明において、前記出発原料粉末の混合
方法については特に制限はなく、それ自体公知の方法、
例えば、個々の原料粉末を乾式混合する方法、不活性液
体中で湿式混合した後、不活性液体を除去する方法等を
適宜採用することができる。混合装置としてはＶ型混合
機、ボ−ルミル、振動ミル等が便利に使用される。本発
明の特徴であるＲＥ含有微粉末を更に効果的に窒化珪素
粉末と混合するためには、先に（例１）に示したＲＥ水
溶液に規定量の窒化珪素粉末を分散した後に中和反応を
起こす方法や（例２）のアルコキシド溶液に窒化珪素粉
末を分散させてゲル化させる方法を採用することができ
る。
方法については特に制限はなく、それ自体公知の方法、
例えば、個々の原料粉末を乾式混合する方法、不活性液
体中で湿式混合した後、不活性液体を除去する方法等を
適宜採用することができる。混合装置としてはＶ型混合
機、ボ−ルミル、振動ミル等が便利に使用される。本発
明の特徴であるＲＥ含有微粉末を更に効果的に窒化珪素
粉末と混合するためには、先に（例１）に示したＲＥ水
溶液に規定量の窒化珪素粉末を分散した後に中和反応を
起こす方法や（例２）のアルコキシド溶液に窒化珪素粉
末を分散させてゲル化させる方法を採用することができ
る。
【００１０】原料混合物の加熱焼結は、例えば、混合粉
末をそのまま乾式あるいは湿式で所定の形状に成形し、
湿式で成形した場合は乾燥処理を行った後に、常圧又は
加圧した窒素含有非酸化性ガス雰囲気下で焼結する方
法、原料粉末を所定の形状のダイスに充填し、ホットプ
レスする方法等を採用することができる。また、上記方
法で得られた焼結体をさらに熱間静水圧プレスすること
により、焼結体の物理的特性を一層高めることもでき
る。常圧又は雰囲気圧焼結に先立つ混合粉末の成形は、
公知の方法、例えばラバ−プレス法、一軸成形法、鋳込
成形法、射出成形法、爆発圧縮成形法等によって行うこ
とができる。焼結温度は通常１６００〜２１００℃であ
り、焼結時間は通常５〜１０時間である。焼結温度が過
度に低いと焼結が進行せず、また焼結温度が過度に高い
と、焼結体に熱分解による組成変化が生じるようにな
る。
末をそのまま乾式あるいは湿式で所定の形状に成形し、
湿式で成形した場合は乾燥処理を行った後に、常圧又は
加圧した窒素含有非酸化性ガス雰囲気下で焼結する方
法、原料粉末を所定の形状のダイスに充填し、ホットプ
レスする方法等を採用することができる。また、上記方
法で得られた焼結体をさらに熱間静水圧プレスすること
により、焼結体の物理的特性を一層高めることもでき
る。常圧又は雰囲気圧焼結に先立つ混合粉末の成形は、
公知の方法、例えばラバ−プレス法、一軸成形法、鋳込
成形法、射出成形法、爆発圧縮成形法等によって行うこ
とができる。焼結温度は通常１６００〜２１００℃であ
り、焼結時間は通常５〜１０時間である。焼結温度が過
度に低いと焼結が進行せず、また焼結温度が過度に高い
と、焼結体に熱分解による組成変化が生じるようにな
る。
【００１１】
【実施例】以下に実施例及び比較例を示す。 実施例１〜５ まずＲＥの酸化物粉末を６規定の硝酸水溶液に６０ｇ／
ｌの濃度となるように溶解させた後、これを更に３倍に
希釈して２０ｇ／ｌの濃度の水溶液とした。これを水浴
中で冷却しつつ撹拌しながらこれにアンモニア水を滴下
して、中和沈殿を得た。得られた沈殿を真空乾燥器で乾
燥し微細なＲＥ含有粉末を得た。このようにして得られ
た粉末の特性を以下に示す。 結晶子径 ： ２０ｎｍ 一次粒子径： ０．０５μｍ 比表面積 ： ４０m2／ｇ 二次粒子径： ２μｍ 粒子形状 ： 等軸結晶 金属不純物： ＜５００ｐｐｍ このＲＥ含有粉末とα−窒化珪素粉末（宇部興産製）、
窒化アルミニウム（徳山ソーダ製）、酸化アルミニウム
（住友化学製）を表１に示す配合割合で、媒体としてエ
タノ−ルを用い、４８時間湿式ミリングした後、８０℃
で真空乾燥した。得られた粉末混合物を、断面が５０×
８０mm角の金型を用いて、矩形状に予備成形した後、圧
力1.5ton／cm2 でラバープレスした。得られた成形体
を、電気炉を用いて、常圧の窒素雰囲気中で室温から１
７５０℃まで２℃／分で昇温し、同温度に４時間保持し
た。
ｌの濃度となるように溶解させた後、これを更に３倍に
希釈して２０ｇ／ｌの濃度の水溶液とした。これを水浴
中で冷却しつつ撹拌しながらこれにアンモニア水を滴下
して、中和沈殿を得た。得られた沈殿を真空乾燥器で乾
燥し微細なＲＥ含有粉末を得た。このようにして得られ
た粉末の特性を以下に示す。 結晶子径 ： ２０ｎｍ 一次粒子径： ０．０５μｍ 比表面積 ： ４０m2／ｇ 二次粒子径： ２μｍ 粒子形状 ： 等軸結晶 金属不純物： ＜５００ｐｐｍ このＲＥ含有粉末とα−窒化珪素粉末（宇部興産製）、
窒化アルミニウム（徳山ソーダ製）、酸化アルミニウム
（住友化学製）を表１に示す配合割合で、媒体としてエ
タノ−ルを用い、４８時間湿式ミリングした後、８０℃
で真空乾燥した。得られた粉末混合物を、断面が５０×
８０mm角の金型を用いて、矩形状に予備成形した後、圧
力1.5ton／cm2 でラバープレスした。得られた成形体
を、電気炉を用いて、常圧の窒素雰囲気中で室温から１
７５０℃まで２℃／分で昇温し、同温度に４時間保持し
た。
【００１２】得られたサイアロン基焼結体の嵩密度及び
生成相の割合を測定した結果を、表２に示す。尚、生成
相の割合は、Ｘ線回折ピーク強度より算出した。また、
作製した焼結体から３×４×４０mmのテストピース１０
０本を切り出し、これを外スパン３０mm、内スパン１０
mmの４点曲げ試験治具にセットして、室温及び１３００
℃における曲げ強度を測定した。破壊靭性値Ｋ1Cは、Ｓ
ＥＰＢ法により測定した。また、得られた焼結体の耐酸
化性試験として、テストピースを空気中１３５０℃にて
１００時間加熱処理し、酸化による重量増加、及び酸化
後の室温における曲げ強度を測定した。これらの結果
を、表２に示す。
生成相の割合を測定した結果を、表２に示す。尚、生成
相の割合は、Ｘ線回折ピーク強度より算出した。また、
作製した焼結体から３×４×４０mmのテストピース１０
０本を切り出し、これを外スパン３０mm、内スパン１０
mmの４点曲げ試験治具にセットして、室温及び１３００
℃における曲げ強度を測定した。破壊靭性値Ｋ1Cは、Ｓ
ＥＰＢ法により測定した。また、得られた焼結体の耐酸
化性試験として、テストピースを空気中１３５０℃にて
１００時間加熱処理し、酸化による重量増加、及び酸化
後の室温における曲げ強度を測定した。これらの結果
を、表２に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】実施例６〜１０ＲＥのアルコキシドを溶解
したアルコール溶液に少量の水を滴下し、加水分解させ
ゾルを得た。得られたゾルを更に溶媒の沸点にて５〜６
時間煮沸することでゲル化させてＲＥ含有微粉末沈殿物
を得た。この沈殿を真空乾燥器で乾燥し微細なＲＥ含有
粉末を得た。 このようにして得られた粉末の特性を以下に示す。 結晶子径 ： １５ｎｍ 一次粒子径： ０．０３μｍ 比表面積 ： ７０m2／ｇ 二次粒子径： １μｍ 粒子形状 ： 等軸結晶 金属不純物： ＜５００ｐｐｍ このＲＥ含有粉末とα−窒化珪素粉末（宇部興産製）、
窒化アルミニウム（徳山ソーダ製）、酸化アルミニウム
（住友化学製）を表３に示す配合割合で、媒体としてエ
タノ−ルを用い、４８時間湿式ミリングした後、８０℃
で真空乾燥した。得られた粉末混合物を、断面が５０×
８０mm角の金型を用いて、矩形状に予備成形した後、圧
力1.5ton／cm2 でラバープレスした。得られた成形体
を、電気炉を用いて、常圧の窒素雰囲気中で室温から１
７５０℃まで２℃／分で昇温し、同温度に４時間保持し
た。得られたサイアロン基焼結体の嵩密度、生成相の割
合、曲げ強度、破壊靭性値Ｋ1C、耐酸化性試験を実施例
１と同様にして測定した結果を表４に示す。
したアルコール溶液に少量の水を滴下し、加水分解させ
ゾルを得た。得られたゾルを更に溶媒の沸点にて５〜６
時間煮沸することでゲル化させてＲＥ含有微粉末沈殿物
を得た。この沈殿を真空乾燥器で乾燥し微細なＲＥ含有
粉末を得た。 このようにして得られた粉末の特性を以下に示す。 結晶子径 ： １５ｎｍ 一次粒子径： ０．０３μｍ 比表面積 ： ７０m2／ｇ 二次粒子径： １μｍ 粒子形状 ： 等軸結晶 金属不純物： ＜５００ｐｐｍ このＲＥ含有粉末とα−窒化珪素粉末（宇部興産製）、
窒化アルミニウム（徳山ソーダ製）、酸化アルミニウム
（住友化学製）を表３に示す配合割合で、媒体としてエ
タノ−ルを用い、４８時間湿式ミリングした後、８０℃
で真空乾燥した。得られた粉末混合物を、断面が５０×
８０mm角の金型を用いて、矩形状に予備成形した後、圧
力1.5ton／cm2 でラバープレスした。得られた成形体
を、電気炉を用いて、常圧の窒素雰囲気中で室温から１
７５０℃まで２℃／分で昇温し、同温度に４時間保持し
た。得られたサイアロン基焼結体の嵩密度、生成相の割
合、曲げ強度、破壊靭性値Ｋ1C、耐酸化性試験を実施例
１と同様にして測定した結果を表４に示す。
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】比較例１〜５ 結晶子径 ： ２００ｎｍ 一次粒子径： ０．４μｍ 比表面積 ： ７m2／ｇ 二次粒子径： ８μｍ 粒子形状 ： 等軸結晶 金属不純物： ＜５００ｐｐｍ という特性を有するＲＥ含有粉末とα−窒化珪素粉末
（宇部興産製）、窒化アルミニウム（徳山ソーダ製）、
酸化アルミニウム（住友化学製）を表５に示す配合割合
で、媒体としてエタノ−ルを用い、４８時間湿式ミリン
グした後、８０℃で真空乾燥した。得られた粉末混合物
を、断面が５０×８０mm角の金型を用いて、矩形状に予
備成形した後、圧力1.5ton／cm2 でラバープレスした。
得られた成形体を、電気炉を用いて、常圧の窒素雰囲気
中で室温から１７５０℃まで２℃／分で昇温し、同温度
に４時間保持した。得られたサイアロン基焼結体の嵩密
度、生成相の割合、曲げ強度、破壊靭性値Ｋ1C、耐酸化
性試験を実施例１と同様にして測定した結果を表６に示
す。
（宇部興産製）、窒化アルミニウム（徳山ソーダ製）、
酸化アルミニウム（住友化学製）を表５に示す配合割合
で、媒体としてエタノ−ルを用い、４８時間湿式ミリン
グした後、８０℃で真空乾燥した。得られた粉末混合物
を、断面が５０×８０mm角の金型を用いて、矩形状に予
備成形した後、圧力1.5ton／cm2 でラバープレスした。
得られた成形体を、電気炉を用いて、常圧の窒素雰囲気
中で室温から１７５０℃まで２℃／分で昇温し、同温度
に４時間保持した。得られたサイアロン基焼結体の嵩密
度、生成相の割合、曲げ強度、破壊靭性値Ｋ1C、耐酸化
性試験を実施例１と同様にして測定した結果を表６に示
す。
【００１９】
【表５】
【００２０】
【表６】
【００２１】
【発明の効果】本発明で得られるサイアロン基焼結体
は、従来のサイアロン基焼結体に比較して組織の均一性
が著しく向上しており、色むらの解消や、耐蝕性の改善
ばかりでなく、粒界ガラス相の均一化により高温強度、
破壊靱性等の機械的特性はもちろんのこと、特に耐酸化
性が著しく向上しているので、信頼性の高い構造材料、
特にガスタービンエンジン用のローター、ステーター、
燃焼器などの耐熱部品として好適に使用することができ
る。
は、従来のサイアロン基焼結体に比較して組織の均一性
が著しく向上しており、色むらの解消や、耐蝕性の改善
ばかりでなく、粒界ガラス相の均一化により高温強度、
破壊靱性等の機械的特性はもちろんのこと、特に耐酸化
性が著しく向上しているので、信頼性の高い構造材料、
特にガスタービンエンジン用のローター、ステーター、
燃焼器などの耐熱部品として好適に使用することができ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 （ａ）結晶質窒化珪素粉末、 （ｂ）金属アルミニウム又は窒化アルミニウム粉末、 （ｃ）ＲＥα−サイアロンの格子間に侵入固溶するＲＥ
（ＲＥはＨｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ及びＬｕからなる群か
ら選ばれる一種以上の変性用希土類元素を示す。）の酸
化物又は熱分解により前記ＲＥの酸化物を生成する金属
塩類の粉末、 及び必要に応じて、 （ｄ）アルミニウム又は珪素の酸素含有化合物を混合
し、混合物を成形した後、窒素含有雰囲気下に１６００
〜２１００℃で焼結することにより、 式 ＲＥx （Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16 〔Ｉ〕 （式中、ＲＥはＨｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ及びＬｕからな
る群から選ばれる一種以上の変性用希土類元素を示し、
ｘは０＜ｘ≦１を満足する数である。）で表されるＲＥ
α−サイアロンの結晶、及び 式 Ｓｉ6-z Ａｌz Ｏz Ｎ8-z 〔II〕 （式中、ｚは０＜ｚ≦４．２を満足する数である。）で
表されるβ−サイアロンの結晶を含有するサイアロン基
焼結体を製造するに際し、出発原料である（ｃ）とし
て、結晶子径が５〜５０ｎｍ、一次粒子径が０．０１〜
０．１μｍ、比表面積が２０〜１００m2/g、二次粒子径
が５μｍ以下である微細粉末を用いることを特徴とする
高強度サイアロン基焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3216587A JPH0543333A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 高強度サイアロン基焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3216587A JPH0543333A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 高強度サイアロン基焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0543333A true JPH0543333A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16690759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3216587A Pending JPH0543333A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 高強度サイアロン基焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0543333A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6693054B1 (en) * | 2000-11-28 | 2004-02-17 | Kennametal Inc. | Method of making SiAlON containing ytterbium |
| US7049256B2 (en) | 2000-11-28 | 2006-05-23 | Kennametal Inc. | SiAlON containing ytterbium and method of making |
| JP2006152069A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Fujikura Ltd | アルファサイアロン蛍光体とその製造方法、アルファサイアロン蛍光体中間生成物、アルファサイアロン蛍光体原料粉末及び発光ダイオードランプ |
| US7094717B2 (en) | 2000-11-28 | 2006-08-22 | Kennametal Inc. | SiAlON containing ytterbium and method of making |
| JP2007031201A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Denki Kagaku Kogyo Kk | α型サイアロン粉末の製造方法及び蛍光体 |
| US7223709B2 (en) | 2005-02-09 | 2007-05-29 | Kennametal Inc. | Method of making a SiAION ceramic |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP3216587A patent/JPH0543333A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012082133A (ja) * | 2000-11-28 | 2012-04-26 | Kennametal Inc | イッテルビウムを含有するＳｉＡｌＯＮ及びその生成方法 |
| JP2004527434A (ja) * | 2000-11-28 | 2004-09-09 | ケンナメタル インコーポレイテッド | イッテルビウムを含有するＳｉＡｌＯＮ及びその生成方法 |
| US6964933B2 (en) | 2000-11-28 | 2005-11-15 | Kennametal Inc. | SiAlON containing ytterbium and method of making |
| US7049256B2 (en) | 2000-11-28 | 2006-05-23 | Kennametal Inc. | SiAlON containing ytterbium and method of making |
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| JP4649641B2 (ja) * | 2004-11-26 | 2011-03-16 | 株式会社フジクラ | アルファサイアロン蛍光体とその製造方法、アルファサイアロン蛍光体原料粉末及び発光ダイオードランプ |
| US7223709B2 (en) | 2005-02-09 | 2007-05-29 | Kennametal Inc. | Method of making a SiAION ceramic |
| US7309673B2 (en) | 2005-02-09 | 2007-12-18 | Kennametal Inc. | SiAlON ceramic and method of making the same |
| EP2511248A2 (en) | 2005-02-09 | 2012-10-17 | Kennametal, Inc. | SiAion ceramic and method of making the same |
| JP2007031201A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Denki Kagaku Kogyo Kk | α型サイアロン粉末の製造方法及び蛍光体 |
| JP4494306B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2010-06-30 | 電気化学工業株式会社 | α型サイアロン粉末の製造方法 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |